大型风电机组独立变桨距控制策略：比例-积分-谐振方法

"大型风电机组的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略" 本文主要探讨了针对大型风电机组的独立变桨距控制策略，以降低风轮因不平衡载荷引起的疲劳损伤，提高风电机组的寿命和经济效益。在传统统一变桨距控制方式无法有效抑制不平衡载荷的情况下，独立变桨距控制成为了解决这一问题的有效手段。 文中提出了一种比例-积分-谐振独立变桨距控制策略，该策略由比例-积分控制器和谐振控制器两部分组成。比例-积分控制器主要负责抑制1p分量的不平衡载荷，即与风轮旋转频率相关的载荷，而谐振控制器则专注于消除2p和4p等高频分量的不平衡载荷，这些高频分量通常由湍流、风的剪切效应、塔影效应和偏航误差等引起。通过FAST软件的仿真验证，该控制策略能进一步降低风轮承受的高频不平衡载荷，相比传统的比例-积分控制，效果更优。 独立变桨距控制的优势在于可以针对每个桨叶进行独立调节，从而针对性地减轻风轮各部分的载荷。现代大型风电机组普遍装备了独立变桨距执行机构和载荷传感器，为实施这种控制策略提供了硬件基础。然而，现有的研究多集中在第三工作区的风机，且大部分方法如文献中的前馈控制或基于MBC坐标变换的线性时不变控制，存在实施难度大、设计复杂或控制效果有限的问题。 针对现有策略的局限，文献提出的比例-积分-谐振控制策略旨在克服这些不足，通过结合比例-积分控制器的稳定性和谐振控制器的高频响应能力，达到更精细的载荷控制。这种方法有望提供更为精确的控制，减少由于测量不准确或模型简化带来的负面影响，从而改善风电机组的整体性能和耐久性。 这项研究对大型风电机组的独立变桨距控制策略进行了深入探索，提出了新的控制方法，强调了对高频不平衡载荷的抑制，这对于优化风电机组的设计，降低维护成本，以及提升风能转换效率具有重要意义。未来的研究可能会继续深化这种控制策略的实施细节，优化控制器参数，并在实际风电系统中进行验证和应用。